Подскажите пожалуйста, если я куплю билет в музей Ватикана в 17:30, хватит ли мне времени посмотреть все? Могу ли я войти в Ватикан сам город в 15:00 погулять и только потом зайти в музей?

Бегом хватит. Музеи большие. И посмотреть собор тоже можете, но кто вам может гарантировать отсутствие или наличие очереди на досмотр в 3 часа? И не забывайте, что до музеев ещё дойти надо. Это займёт какое-то время.